การปรับสมดุลของปฏิกิริยาเคมี สมการปฏิกิริยาเคมี

เป้า:สอนนักเรียนถึงวิธีเขียนสมการเคมี สอนให้เท่ากันโดยใช้สัมประสิทธิ์โดยอาศัยความรู้เรื่องกฎการอนุรักษ์มวลของสสาร M.V. โลโมโนซอฟ

งาน:

• เกี่ยวกับการศึกษา:
  • ศึกษาปรากฏการณ์ทางกายภาพและเคมีต่อไปด้วยการนำแนวคิด "ปฏิกิริยาเคมี"
  • แนะนำแนวคิดเรื่องสมการเคมี
  • สอนนักเรียนถึงวิธีการเขียนสมการเคมีและสมการสมดุลโดยใช้สัมประสิทธิ์
• พัฒนาการ:
  • พัฒนาต่อไป ศักยภาพในการสร้างสรรค์บุคลิกภาพของนักเรียนโดยการสร้างสถานการณ์การเรียนรู้โดยใช้ปัญหา การสังเกต และการทดลอง ปฏิกริยาเคมี.
• เกี่ยวกับการศึกษา:
  • พัฒนาความสามารถในการทำงานเป็นทีมกลุ่ม

อุปกรณ์:เนื้อหาแบบตาราง หนังสืออ้างอิง อัลกอริธึม ชุดของงาน

ก่อน:“ดอกไม้ไฟที่ลุกไหม้”: ไม้ขีด เชื้อเพลิงแห้ง แผ่นเหล็ก/วัณโรคเมื่อทำงานกับไฟ

ระหว่างชั้นเรียน

I. ช่วงเวลาขององค์กร

การกำหนดวัตถุประสงค์ของบทเรียน

ครั้งที่สอง การทำซ้ำ

1) บนกระดานมีชุดของปรากฏการณ์ทางกายภาพและเคมี: การระเหยของน้ำ การกรอง; สนิม; การเผาไหม้ไม้ นมเปรี้ยว น้ำแข็งละลาย; การปะทุ; การละลายน้ำตาลในน้ำ

ออกกำลังกาย:

อธิบายปรากฏการณ์แต่ละอย่าง บอกชื่อการนำไปใช้จริงของปรากฏการณ์นี้ในชีวิตมนุษย์

2) งาน:

หยดน้ำถูกวาดไว้บนกระดาน สร้างแผนภาพที่สมบูรณ์ของการเปลี่ยนแปลงของน้ำจากสถานะการรวมกลุ่มหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่ง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าอะไรในธรรมชาติและอะไรคือความสำคัญในชีวิตของโลกของเราและสิ่งมีชีวิตทั้งหมด?

สาม. D/O “ดอกไม้ไฟที่ลุกโชน”

1. จะเกิดอะไรขึ้นกับแมกนีเซียมซึ่งเป็นพื้นฐานของดอกไม้ไฟ?
2. สาเหตุหลักของปรากฏการณ์นี้คืออะไร?
3. นี่คือปฏิกิริยาเคมีประเภทใด?
4. พยายามพรรณนาปฏิกิริยาเคมีที่คุณสังเกตเห็นในการทดลองนี้ด้วยแผนภาพ

– ฉันเสนอให้ลองวาดแผนภาพของปฏิกิริยานี้:

Mg + อากาศ = สารอื่นๆ

- เรารู้ได้อย่างไรว่าได้รับสารอื่นมา? (ตามสัญญาณของปฏิกิริยาเคมี: การเปลี่ยนสี, ลักษณะของกลิ่น)
– ก๊าซอะไรในอากาศที่รองรับการเผาไหม้? (ออกซิเจน-โอ)

IV. วัสดุใหม่

ปฏิกิริยาเคมีสามารถเขียนได้โดยใช้สมการทางเคมี
คุณสามารถนึกถึงแนวคิดเรื่อง "สมการ" ซึ่งให้ไว้ในวิชาคณิตศาสตร์ได้ สาระสำคัญของสมการนั้นคืออะไร? บางอย่างก็เท่ากันบ้างบางส่วน
ลองให้คำจำกัดความของ "สมการเคมี" คุณสามารถดูแผนภาพแล้วลองให้คำจำกัดความ:

สมการทางเคมีคือสัญลักษณ์ทั่วไปของปฏิกิริยาเคมีโดยใช้สัญลักษณ์ สูตร และสัมประสิทธิ์ทางเคมี
สมการเคมีเขียนขึ้นบนพื้นฐานของกฎการอนุรักษ์มวลของสสารซึ่งค้นพบโดย M.V. Lomonosov ในปี 1756 ซึ่งระบุ (ตำราเรียนหน้า 96): “มวลของสารที่เข้าสู่ปฏิกิริยาเท่ากับมวลของสาร อันเป็นผลมาจากมัน”
– เราต้องเรียนรู้ที่จะทำให้สมการเคมีเท่ากันโดยใช้สัมประสิทธิ์
– หากต้องการเรียนรู้วิธีเขียนสมการเคมีให้ดี เราต้องจำไว้ว่า:
– สัมประสิทธิ์คืออะไร?
– ดัชนีคืออะไร?
อย่าลืมอัลกอริธึม "การสร้างสูตรเคมี"

ฉันเสนออัลกอริทึมทีละขั้นตอนสำหรับการเขียนสมการทางเคมี:

V. วาดสมการเคมี

1. ฉันเขียนสมการของสารที่ทำปฏิกิริยาทางด้านซ้าย: Al + O 2

2. ฉันใส่เครื่องหมาย “=” แล้วเขียนสารผลลัพธ์ทางด้านขวาของสมการ - ผลคูณของปฏิกิริยา: Al + O 2 = Al 2 O 3

3. ฉันเริ่มปรับสมดุลกับองค์ประกอบทางเคมีที่มากกว่าหรือกับออกซิเจน จากนั้นจึงสร้างโครงสร้าง:

อัล + O 2 = อัล 2 O 3
2 /6 3

ออกซิเจนเข้าสู่ "2" แต่กลายเป็น "3" จำนวนไม่เท่ากัน

4. ฉันกำลังมองหา LCM (ตัวคูณร่วมน้อย) ของตัวเลขสองหลัก “2” และ “3” - นี่คือ “6”

5. ฉันหาร LCM “6” ด้วยตัวเลข “2” และ “3” แล้วตั้งเป็นค่าสัมประสิทธิ์หน้าสูตร

อัล + 3O 2 = 2อัล 2 O 3
6 = 6

6. ฉันเริ่มปรับสมดุลองค์ประกอบทางเคมีต่อไปนี้ - อัล ฉันก็ให้เหตุผลแบบเดียวกัน อัล “1” เข้ามา แต่กลับกลายเป็น “4” ฉันกำลังมองหา NOC

อัล + 3O 2 = 2อัล 2 O 3
1 /4 4
4 = 4
4 อัล + 3O 2 = 2อัล 2 O 3

ค่าสัมประสิทธิ์ "1" ไม่ได้เขียนอยู่ในสมการ แต่จะถูกนำมาพิจารณาเมื่อรวบรวมสมการ

7. ฉันอ่านรายการสมการเคมีทั้งหมดแล้ว

การใช้เหตุผลที่ยาวนานดังกล่าวช่วยให้คุณเรียนรู้วิธีทำให้สมการเคมีเท่ากันได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากองค์ประกอบที่ถูกต้องของสมการปฏิกิริยาสำหรับเคมีมีความสำคัญอย่างยิ่ง: การแก้ปัญหา การเขียนปฏิกิริยาเคมี

วี. งานเสริมกำลัง

ฟอสฟอรัส + ออกซิเจน = ฟอสฟอรัสออกไซด์ (V)
กรดซัลฟิวริก + อลูมิเนียม = อลูมิเนียมซัลเฟต + ไฮโดรเจน
น้ำ = ไฮโดรเจน + ออกซิเจน

– นักเรียนที่แข็งแกร่งคนหนึ่งกำลังทำงานบนกระดาน

สังกะสี + O 2 = สังกะสีO;
เอช 2 + โอ 2 = เอช 2 โอ;
บา + O 2 = เบ้า;
ส + โอ 2 = ดังนั้น 2;
นา + O 2 = นา 2 O 2;
เฟ + โอ 2 = เฟ 3 โอ 4

– จัดเรียงสัมประสิทธิ์ในสมการปฏิกิริยาเคมี

สมการเคมีแตกต่างกันไปตามประเภท แต่เราจะมาดูกันในบทเรียนหน้า

ปกเกล้าเจ้าอยู่หัว สรุปบทเรียน

บทสรุป. การให้เกรด

8. การบ้าน: มาตรา 27 เช่น 2, น. 100.

วัสดุเพิ่มเติม: R.t.s. 90-91 แบบฝึกหัดที่ 2 – แยกกัน

ในบทที่ 13 "" จากหลักสูตร " เคมีสำหรับหุ่น» พิจารณาว่าเหตุใดจึงต้องใช้สมการเคมี มาเรียนรู้การทำปฏิกิริยาเคมีให้เท่ากันกัน ตำแหน่งที่ถูกต้องค่าสัมประสิทธิ์ บทเรียนนี้จะทำให้คุณต้องรู้เคมีพื้นฐานจากบทเรียนก่อนหน้า อย่าลืมอ่านเกี่ยวกับการวิเคราะห์องค์ประกอบเพื่อดูสูตรเชิงประจักษ์และการวิเคราะห์ทางเคมีในเชิงลึก

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาการเผาไหม้ของมีเทน CH 4 ในออกซิเจน O 2 จะเกิดคาร์บอนไดออกไซด์ CO 2 และน้ำ H 2 O ปฏิกิริยานี้สามารถอธิบายได้ สมการทางเคมี:

• CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O (1)

เรามาลองดึงข้อมูลจากสมการทางเคมีมากกว่าแค่ข้อบ่งชี้กันดีกว่า ผลิตภัณฑ์และรีเอเจนต์ปฏิกิริยา สมการทางเคมี (1) ไม่สมบูรณ์ ดังนั้นจึงไม่ได้ให้ข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับจำนวนโมเลกุล O 2 ที่ใช้ต่อโมเลกุล 1 CH 4 และผลลัพธ์ที่ได้คือจำนวนโมเลกุล CO 2 และ H2 O แต่ถ้าคุณเขียนก่อนที่สอดคล้องกัน สูตรโมเลกุลค่าสัมประสิทธิ์ตัวเลขที่ระบุจำนวนโมเลกุลแต่ละประเภทที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาจากนั้นเราก็จะได้ สมการทางเคมีที่สมบูรณ์ปฏิกิริยา

เพื่อให้องค์ประกอบของสมการเคมีสมบูรณ์ (1) คุณต้องจำกฎง่ายๆ กฎข้อหนึ่ง: ด้านซ้ายและด้านขวาของสมการจะต้องมีจำนวนอะตอมแต่ละประเภทเท่ากัน เนื่องจากในระหว่างปฏิกิริยาเคมีจะไม่มีอะตอมใหม่เกิดขึ้น สิ่งที่สร้างขึ้นและสิ่งที่มีอยู่ไม่ถูกทำลาย กฎนี้เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์มวล ซึ่งเราได้พูดคุยไปแล้วในตอนต้นของบท

จำเป็นเพื่อให้ได้ค่าที่สมบูรณ์จากสมการเคมีอย่างง่าย มาดูสมการที่แท้จริงของปฏิกิริยา (1) กันก่อน ลองดูสมการทางเคมีอีกครั้ง ที่อะตอมและโมเลกุลทางด้านขวาและด้านซ้าย เห็นได้ง่ายว่าปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับอะตอมสามประเภท ได้แก่ คาร์บอน C ไฮโดรเจน H และออกซิเจน O ลองนับและเปรียบเทียบจำนวนอะตอมของแต่ละประเภททางด้านขวาและด้านซ้ายของสมการทางเคมี

เริ่มจากคาร์บอนกันก่อน ทางด้านซ้าย อะตอม C หนึ่งอะตอมเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุล CH 4 และทางด้านขวา อะตอม C หนึ่งอะตอมเป็นส่วนหนึ่งของ CO 2 ดังนั้นทางซ้ายและขวาจำนวนอะตอมของคาร์บอนเท่ากัน ดังนั้นเราจึงปล่อยมันไว้ตามลำพัง แต่เพื่อความชัดเจน ลองใส่สัมประสิทธิ์ 1 หน้าโมเลกุลที่มีคาร์บอน แม้ว่าจะไม่จำเป็นก็ตาม

• 1CH 4 + โอ 2 → 1CO 2 + H 2 โอ (2)

จากนั้นเราก็ไปนับอะตอมไฮโดรเจน H กันต่อ ทางด้านซ้ายมีอะตอม H 4 อะตอม (ในแง่ปริมาณ H 4 = 4H) ในโมเลกุล CH 4 และทางด้านขวามีอะตอม H เพียง 2 อะตอมใน โมเลกุล H 2 O ซึ่งน้อยกว่าทางด้านซ้ายของสมการทางเคมี (2) สองเท่า มาเท่าเทียมกันกันเถอะ! ให้ใส่สัมประสิทธิ์ 2 หน้าโมเลกุล H 2 O ตอนนี้เราจะมีไฮโดรเจน H 4 โมเลกุลทั้งในสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์:

• 1CH 4 + โอ 2 → 1CO 2 + 2H 2 โอ (3)

โปรดทราบว่าค่าสัมประสิทธิ์ 2 ซึ่งเราเขียนไว้หน้าโมเลกุลน้ำ H 2 O เพื่อทำให้ไฮโดรเจน H เท่ากันนั้นเพิ่มขึ้น 2 เท่าของอะตอมทั้งหมดที่รวมอยู่ในองค์ประกอบนั่นคือ 2H 2 O หมายถึง 4H และ 2O โอเค ดูเหมือนเราจะแยกเรื่องนี้ออกแล้ว สิ่งที่เหลืออยู่คือการนับและเปรียบเทียบจำนวนอะตอมออกซิเจน O ในสมการทางเคมี (3) มันดึงดูดสายตาคุณทันทีว่ามีอะตอม O ทางด้านซ้ายน้อยกว่าทางด้านขวาถึง 2 เท่า ตอนนี้คุณรู้วิธีสมดุลสมการเคมีด้วยตัวเองแล้ว ดังนั้นฉันจะเขียนผลลัพธ์สุดท้ายทันที:

• 1CH 4 + 2O 2 → 1CO 2 + 2H 2 O หรือ CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O (4)

อย่างที่คุณเห็น การทำปฏิกิริยาเคมีให้เท่ากันไม่ใช่เรื่องยุ่งยาก และสิ่งสำคัญในที่นี้ไม่ใช่เคมี แต่เป็นคณิตศาสตร์ สมการ (4) เรียกว่า สมการที่สมบูรณ์ปฏิกิริยาเคมี เนื่องจากเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์มวลเช่น จำนวนอะตอมของแต่ละประเภทที่เข้าสู่ปฏิกิริยาจะตรงกับจำนวนอะตอมประเภทนี้เมื่อปฏิกิริยาเสร็จสิ้น แต่ละด้านของสมการทางเคมีที่สมบูรณ์นี้ประกอบด้วยคาร์บอน 1 อะตอม ไฮโดรเจน 4 อะตอม และออกซิเจน 4 อะตอม อย่างไรก็ตาม มันก็คุ้มค่าที่จะเข้าใจคู่นี้ จุดสำคัญ: ปฏิกิริยาเคมีเป็นลำดับที่ซับซ้อนของขั้นกลางแต่ละขั้น ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ เช่น ที่จะตีความสมการ (4) ในแง่ที่ว่าโมเลกุลมีเทน 1 โมเลกุลจะต้องชนกับโมเลกุลออกซิเจน 2 โมเลกุลพร้อมกัน กระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยานั้นซับซ้อนกว่ามาก จุดที่สอง: สมการที่สมบูรณ์ปฏิกิริยาไม่ได้บอกอะไรเราเกี่ยวกับกลไกระดับโมเลกุลของมัน กล่าวคือ ลำดับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุลระหว่างการเกิดขึ้น

ค่าสัมประสิทธิ์ในสมการปฏิกิริยาเคมี

อื่น ตัวอย่างที่ชัดเจนวิธีการวางอย่างถูกต้อง อัตราต่อรองในสมการปฏิกิริยาเคมี: Trinitrotoluene (TNT) C 7 H 5 N 3 O 6 รวมตัวกับออกซิเจนอย่างแรงจนเกิดเป็น H 2 O, CO 2 และ N 2 ให้เราเขียนสมการปฏิกิริยาที่เราจะทำให้มันเท่ากัน:

• C 7 H 5 N 3 O 6 + O 2 → CO 2 + H 2 O + N 2 (5)

การสร้างสมการที่สมบูรณ์โดยใช้โมเลกุล TNT สองตัวนั้นง่ายกว่า เนื่องจากด้านซ้ายประกอบด้วย เลขคี่อะตอมของไฮโดรเจนและไนโตรเจนและทางด้านขวา - แม้แต่:

• 2C 7 H 5 N 3 O 6 + O 2 → CO 2 + H 2 O + N 2 (6)

เป็นที่ชัดเจนว่าคาร์บอน 14 อะตอม ไฮโดรเจน 10 อะตอม และไนโตรเจน 6 อะตอม จะต้องกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ 14 โมเลกุล น้ำ 5 โมเลกุล และไนโตรเจน 3 โมเลกุล:

• 2C 7 H 5 N 3 O 6 + O 2 → 14CO 2 + 5H 2 O + 3N 2 (7)

ตอนนี้ทั้งสองส่วนมีจำนวนอะตอมเท่ากันยกเว้นออกซิเจน จากอะตอมออกซิเจน 33 อะตอมที่อยู่ทางด้านขวาของสมการ มี 12 อะตอมมาจากโมเลกุล TNT ดั้งเดิม 2 อะตอม และอีก 21 อะตอมที่เหลือจะต้องมาจาก 10.5 O 2 โมเลกุล ดังนั้นสมการเคมีที่สมบูรณ์จะมีลักษณะดังนี้:

• 2C 7 H 5 N 3 O 6 + 10.5O 2 → 14CO 2 + 5H 2 O + 3N 2 (8)

คุณสามารถคูณทั้งสองข้างด้วย 2 และกำจัดสัมประสิทธิ์ที่ไม่ใช่จำนวนเต็ม 10.5:

• 4C 7 H 5 N 3 O 6 + 21O 2 → 28CO 2 + 10H 2 O + 6N 2 (9)

แต่คุณไม่จำเป็นต้องทำเช่นนี้ เนื่องจากสัมประสิทธิ์ทั้งหมดของสมการไม่จำเป็นต้องเป็นจำนวนเต็ม การสร้างสมการตามโมเลกุลทีเอ็นทีหนึ่งโมเลกุลจะยิ่งถูกต้องมากขึ้น:

• C 7 H 5 N 3 O 6 + 5.25O 2 → 7CO 2 + 2.5H 2 O + 1.5N 2 (10)

สมการเคมีที่สมบูรณ์ (9) มีข้อมูลมากมาย ก่อนอื่นมันบ่งบอกถึงสารตั้งต้น - รีเอเจนต์, และ สินค้าปฏิกิริยา นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าในระหว่างการทำปฏิกิริยาอะตอมทั้งหมดของแต่ละประเภทจะถูกเก็บรักษาแยกกัน หากเราคูณทั้งสองข้างของสมการ (9) ด้วยเลขอาโวกาโดร N A = 6.022 10 23 เราสามารถระบุได้ว่าทีเอ็นที 4 โมลทำปฏิกิริยากับ O 2 21 โมล ทำให้เกิด CO 2 28 โมล H 2 O 10 โมล และ 6 โมลของ N 2

มีเคล็ดลับอีกอย่างหนึ่ง เมื่อใช้ตารางธาตุ เราจะหามวลโมเลกุลของสารเหล่านี้ทั้งหมด:

• C 7 H 5 N 3 O 6 = 227.13 กรัม/โมล
• O2 = 31.999 กรัม/โมล
• CO2 = 44.010 กรัม/โมล
• H2O = 18.015 กรัม/โมล
• N2 = 28.013 กรัม/โมล

ตอนนี้สมการที่ 9 ยังระบุด้วยว่า 4 227.13 กรัม = 908.52 กรัมของ TNT ต้องการออกซิเจน 21 31.999 กรัม = 671.98 กรัมเพื่อทำให้ปฏิกิริยาสมบูรณ์ และผลที่ได้คือ 28 44.010 กรัม = 1232.3 กรัมของ CO 2 เกิดขึ้น 10·18.015 กรัม = 180.15 ก. H2O และ 6·28.013 ก. = 168.08 ก. N2 ตรวจสอบว่ากฎการอนุรักษ์มวลเป็นไปตามปฏิกิริยานี้หรือไม่:

แต่แต่ละโมเลกุลไม่จำเป็นต้องมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีเสมอไป เช่น ปฏิกิริยาของหินปูน CaCO3 และ ของกรดไฮโดรคลอริก HCl เพื่อสร้างสารละลายในน้ำของแคลเซียมคลอไรด์ CaCl2 และคาร์บอนไดออกไซด์ CO2:

• CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (11)

สมการทางเคมี (11) อธิบายปฏิกิริยาของแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO 3 (หินปูน) และกรดไฮโดรคลอริก HCl เพื่อสร้างสารละลายในน้ำของแคลเซียมคลอไรด์ CaCl 2 และคาร์บอนไดออกไซด์ CO 2 สมการนี้เสร็จสมบูรณ์แล้ว เนื่องจากจำนวนอะตอมของแต่ละประเภททางซ้ายและขวาเท่ากัน

ความหมายของสมการนี้คือ ระดับมหภาค (ฟันกราม)เป็นดังนี้: CaCO 3 1 โมลหรือ 100.09 กรัม ต้องใช้ HCl 2 โมล หรือ 72.92 กรัม เพื่อให้ปฏิกิริยาสมบูรณ์ ส่งผลให้ CaCl 2 1 โมล (110.99 กรัม/โมล), CO 2 (44.01 กรัม/โมล) และ H 2 O (18.02 ก./โมล) จากข้อมูลตัวเลขเหล่านี้ ง่ายต่อการตรวจสอบว่ากฎการอนุรักษ์มวลเป็นไปตามปฏิกิริยานี้

การตีความสมการ (11) บน ระดับจุลทรรศน์ (โมเลกุล)ไม่ชัดเจนนัก เนื่องจากแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นเกลือ ไม่ใช่สารประกอบโมเลกุล ดังนั้นสมการทางเคมี (11) จึงไม่สามารถเข้าใจได้ในแง่ที่ว่าแคลเซียมคาร์บอเนต CaCO 3 1 โมเลกุลทำปฏิกิริยากับ HCl 2 โมเลกุล ยิ่งไปกว่านั้น โมเลกุล HCl ในสารละลายโดยทั่วไปจะแยกตัว (แตกตัว) เป็น H + และ Cl - ไอออน มากขึ้น คำอธิบายที่ถูกต้องของสิ่งที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยานี้ในระดับโมเลกุลจะได้รับจากสมการ:

• CaCO 3 (โซล.) + 2H + (aq.) → Ca 2+ (aq.) + CO 2 (ก.) + H 2 O (ล.) (12)

ย่อไว้ในวงเล็บตรงนี้ สภาพร่างกายอนุภาคแต่ละชนิด ( โทรทัศน์- แข็ง, อค.- ไอออนไฮเดรตในสารละลายที่เป็นน้ำ ช.- แก๊ส และ.- ของเหลว).

สมการ (12) แสดงให้เห็นว่า CaCO 3 ที่เป็นของแข็งทำปฏิกิริยากับไอออน H + ไฮเดรต 2 ไอออน ทำให้เกิดไอออนบวก Ca 2+, CO 2 และ H 2 O สมการ (12) เช่นเดียวกับสมการทางเคมีอื่นๆ ที่ไม่ได้ให้แนวคิดของ ​​​​กลไกระดับโมเลกุลเกิดปฏิกิริยาและไม่สะดวกต่อการนับปริมาณสารแต่อย่างใดทำให้ คำอธิบายที่ดีที่สุดเกิดขึ้นในระดับจุลภาค

เสริมความรู้ของคุณในการเขียนสมการเคมีโดยการทำงานผ่านตัวอย่างพร้อมวิธีแก้ปัญหาด้วยตัวเอง:

ฉันหวังว่าจากบทที่ 13" การเขียนสมการเคมี“คุณได้เรียนรู้สิ่งใหม่ๆ สำหรับตัวคุณเอง หากคุณมีคำถามใด ๆ เขียนไว้ในความคิดเห็น

เรามาพูดถึงวิธีสร้างสมการทางเคมีกันดีกว่า เพราะพวกมันคือองค์ประกอบหลักของระเบียบวินัยนี้ ด้วยความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับรูปแบบของปฏิสัมพันธ์และสารทั้งหมด คุณสามารถควบคุมและนำไปใช้ในกิจกรรมต่างๆ ได้

คุณสมบัติทางทฤษฎี

การวาดสมการเคมีเป็นขั้นตอนที่สำคัญและมีความรับผิดชอบ ซึ่งพิจารณาในชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 โรงเรียนมัธยม. อะไรควรอยู่ก่อนขั้นตอนนี้? ก่อนที่ครูจะบอกนักเรียนถึงวิธีสร้างสมการทางเคมี สิ่งสำคัญคือต้องแนะนำเด็กนักเรียนให้รู้จักกับคำว่า "เวเลนซ์" และสอนให้พวกเขากำหนดค่านี้ของโลหะและอโลหะโดยใช้ตารางธาตุ

การรวบรวมสูตรไบนารี่โดยเวเลนซ์

เพื่อที่จะเข้าใจวิธีสร้างสมการทางเคมีตามเวเลนซ์ คุณต้องเรียนรู้วิธีสร้างสูตรสำหรับสารประกอบที่ประกอบด้วยองค์ประกอบ 2 ชนิดโดยใช้วาเลนซ์ก่อน เราเสนออัลกอริทึมที่จะช่วยรับมือกับงาน เช่น คุณต้องสร้างสูตรสำหรับโซเดียมออกไซด์

อันดับแรก สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงว่าองค์ประกอบทางเคมีที่กล่าวถึงในชื่อควรอยู่ในอันดับแรกในสูตร ในกรณีของเรา โซเดียมจะถูกเขียนเป็นอันดับแรกในสูตร ออกซิเจนเป็นอันดับสอง ให้เราระลึกว่าออกไซด์เป็นสารประกอบไบนารีซึ่งองค์ประกอบสุดท้าย (วินาที) จะต้องเป็นออกซิเจนโดยมีสถานะออกซิเดชันที่ -2 (วาเลนซ์ 2) ถัดไป เมื่อใช้ตารางธาตุ จำเป็นต้องกำหนดเวเลนซ์ของแต่ละองค์ประกอบทั้งสอง ในการทำเช่นนี้เราใช้กฎบางอย่าง

เนื่องจากโซเดียมเป็นโลหะที่อยู่ใน กลุ่มย่อยหลัก 1 กลุ่ม เวเลนซ์ของมันคือค่าคงที่ เท่ากับ I

ออกซิเจนเป็นอโลหะเนื่องจากเป็นออกไซด์สุดท้ายในออกไซด์ เพื่อกำหนดวาเลนซีให้ลบ 6 ออกจากแปด (จำนวนกลุ่ม) (กลุ่มที่มีออกซิเจนอยู่) เราจะได้วาเลนซ์ของออกซิเจน คือครั้งที่สอง

ระหว่างเวเลนซ์บางค่า เราจะหาตัวคูณร่วมน้อย จากนั้นหารด้วยความจุของแต่ละองค์ประกอบเพื่อให้ได้ดัชนี เราเขียนสูตรที่เสร็จแล้ว Na 2 O.

คำแนะนำในการเขียนสมการ

ตอนนี้เรามาดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการเขียนสมการเคมีกัน ก่อนอื่นเรามาดูแง่มุมทางทฤษฎีก่อนแล้วค่อยไปต่อ ตัวอย่างเฉพาะ. ดังนั้น การเขียนสมการเคมีต้องมีขั้นตอนบางอย่าง

• ขั้นตอนที่ 1 หลังจากอ่านงานที่เสนอแล้ว คุณต้องพิจารณาว่างานใด สารเคมีจะต้องอยู่ทางด้านซ้ายของสมการ เครื่องหมาย “+” อยู่ระหว่างส่วนประกอบดั้งเดิม
• ขั้นตอนที่ 2 หลังจากเครื่องหมายเท่ากับ คุณต้องสร้างสูตรสำหรับผลคูณปฏิกิริยา เมื่อดำเนินการดังกล่าว คุณจะต้องมีอัลกอริธึมในการเขียนสูตรสำหรับสารประกอบไบนารีซึ่งเราได้กล่าวถึงข้างต้น
• ขั้นตอนที่ 3 เราตรวจสอบจำนวนอะตอมของแต่ละองค์ประกอบก่อนและหลังปฏิกิริยาทางเคมี หากจำเป็น เราจะใส่ค่าสัมประสิทธิ์เพิ่มเติมไว้หน้าสูตร

ตัวอย่างปฏิกิริยาการเผาไหม้

ลองหาวิธีสร้างสมการทางเคมีสำหรับการเผาไหม้แมกนีเซียมโดยใช้อัลกอริทึม ทางด้านซ้ายของสมการ เราเขียนผลรวมของแมกนีเซียมและออกซิเจน อย่าลืมว่าออกซิเจนเป็นโมเลกุลไดอะตอมมิกจึงต้องได้รับดัชนี 2 หลังจากเครื่องหมายเท่ากับเราจะเขียนสูตรสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ได้รับหลังปฏิกิริยา โดยจะเขียนว่าแมกนีเซียมตัวไหนเขียนก่อน และออกซิเจนเขียนเป็นอันดับสองในสูตร จากนั้นใช้ตารางองค์ประกอบทางเคมีเพื่อกำหนดความจุ แมกนีเซียมอยู่ในกลุ่มที่ 2 (กลุ่มย่อยหลัก) มี ความจุคงที่ II สำหรับออกซิเจน เมื่อลบ 8 - 6 เราจะได้วาเลนซี II ด้วย

บันทึกกระบวนการจะมีลักษณะดังนี้: Mg+O 2 =MgO

เพื่อให้สมการเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์มวลของสาร จำเป็นต้องจัดเรียงสัมประสิทธิ์ ขั้นแรก เราจะตรวจสอบปริมาณออกซิเจนก่อนเกิดปฏิกิริยา หลังจากกระบวนการเสร็จสิ้น เนื่องจากมีออกซิเจน 2 อะตอม แต่ก่อตัวได้เพียง 1 อะตอม จึงต้องเติมสัมประสิทธิ์ 2 ทางด้านขวาก่อนสูตรแมกนีเซียมออกไซด์ ต่อไป เราจะนับจำนวนแมกนีเซียมอะตอมก่อนและหลังกระบวนการ จากการปฏิสัมพันธ์ทำให้ได้แมกนีเซียม 2 ตัว ดังนั้นทางด้านซ้ายหน้าแมกนีเซียมสารเชิงเดี่ยวจึงจำเป็นต้องมีสัมประสิทธิ์ 2 ด้วย

ปฏิกิริยาประเภทสุดท้าย: 2Mg+O 2 =2MgO

ตัวอย่างปฏิกิริยาการทดแทน

บทคัดย่อทางเคมีใดๆ ก็ตามมีคำอธิบาย ประเภทต่างๆการโต้ตอบ

ต่างจากสารประกอบตรงที่ในการทดแทนจะมีสารสองตัวอยู่ทั้งด้านซ้ายและด้านขวาของสมการ สมมติว่าเราต้องเขียนปฏิกิริยาโต้ตอบระหว่างสังกะสีกับ เราใช้อัลกอริธึมการเขียนมาตรฐาน ขั้นแรก ทางด้านซ้ายเราเขียนสังกะสีและกรดไฮโดรคลอริกผ่านผลรวม และทางด้านขวาเราเขียนสูตรสำหรับผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น เนื่องจากในชุดแรงดันไฟฟ้าเคมีไฟฟ้าของโลหะสังกะสีจะอยู่ก่อนไฮโดรเจนใน กระบวนการนี้มันแทนที่โมเลกุลไฮโดรเจนจากกรดและก่อให้เกิดซิงค์คลอไรด์ เป็นผลให้เราได้รับรายการต่อไปนี้: Zn+HCL=ZnCl 2 +H 2

ตอนนี้เราไปสู่การปรับจำนวนอะตอมของแต่ละองค์ประกอบให้เท่ากัน เนื่องจากมีอะตอมหนึ่งอะตอมทางด้านซ้ายของคลอรีน และหลังจากปฏิกิริยามีอะตอมสองอะตอม จึงจำเป็นต้องใส่แฟคเตอร์เป็น 2 ไว้หน้าสูตรกรดไฮโดรคลอริก

เป็นผลให้เราได้สมการปฏิกิริยาสำเร็จรูปที่สอดคล้องกับกฎการอนุรักษ์มวลของสาร: Zn+2HCL=ZnCl 2 +H 2 .

บทสรุป

หมายเหตุทางเคมีทั่วไปจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหลายอย่าง ไม่ใช่ส่วนใดส่วนหนึ่งของวิทยาศาสตร์นี้ที่ถูกจำกัดอยู่เพียงคำอธิบายง่ายๆ ของการเปลี่ยนแปลง กระบวนการละลาย การระเหย ทุกสิ่งจำเป็นต้องได้รับการยืนยันด้วยสมการ ความจำเพาะของเคมีอยู่ที่กระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นระหว่างอนินทรีย์หรืออนินทรีย์ที่แตกต่างกัน สารอินทรีย์สามารถอธิบายได้โดยใช้สัมประสิทธิ์และดัชนี

เคมีแตกต่างจากวิทยาศาสตร์อื่นอย่างไร? สมการทางเคมีไม่เพียงช่วยอธิบายการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเท่านั้น แต่ยังช่วยคำนวณเชิงปริมาณด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะดำเนินการผลิตสารต่าง ๆ ในห้องปฏิบัติการและทางอุตสาหกรรม

หากต้องการทราบวิธีสมดุลสมการเคมี คุณต้องรู้จุดประสงค์ของวิทยาศาสตร์นี้ก่อน

คำนิยาม

เคมีศึกษาสาร สมบัติ และการเปลี่ยนแปลง หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงสี การตกตะกอน หรือการปล่อยสารที่เป็นก๊าซ ก็จะไม่มีปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้น

ตัวอย่างเช่น เมื่อตะไบตะปูเหล็ก โลหะก็จะกลายเป็นผง ในกรณีนี้จะไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น

การเผาโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตจะมาพร้อมกับการก่อตัวของแมงกานีสออกไซด์ (4) การปล่อยออกซิเจนนั่นคือปฏิกิริยาที่สังเกตได้ ในกรณีนี้ คำถามที่เป็นธรรมชาติเกิดขึ้นเกี่ยวกับวิธีการทำให้สมการเคมีเท่ากันอย่างถูกต้อง ลองดูความแตกต่างทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนดังกล่าว

ลักษณะเฉพาะของการเปลี่ยนแปลงทางเคมี

ปรากฏการณ์ใด ๆ ที่มาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบเชิงคุณภาพและปริมาณของสารจะถูกจัดประเภทเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ในรูปแบบโมเลกุล กระบวนการเผาเหล็กในบรรยากาศสามารถแสดงได้โดยใช้เครื่องหมายและสัญลักษณ์

ระเบียบวิธีในการตั้งค่าสัมประสิทธิ์

จะทำให้สัมประสิทธิ์ในสมการเคมีเท่ากันได้อย่างไร? ถึงวันที่มีเคมี มัธยมมีการพูดคุยถึงวิธีการสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ มาดูกระบวนการโดยละเอียดกันดีกว่า ขั้นแรกในปฏิกิริยาเริ่มแรกจำเป็นต้องจัดเรียงสถานะออกซิเดชันของแต่ละสถานะ องค์ประกอบทางเคมี.

มีกฎบางอย่างที่สามารถกำหนดได้สำหรับแต่ละองค์ประกอบ ในสารอย่างง่าย สถานะออกซิเดชันจะเป็นศูนย์ ในสารประกอบไบนารี องค์ประกอบแรกจะมีค่าบวก ซึ่งสอดคล้องกับความจุสูงสุด สำหรับอย่างหลัง พารามิเตอร์นี้ถูกกำหนดโดยการลบหมายเลขกลุ่มออกจากแปดและมีเครื่องหมายลบ สูตรที่ประกอบด้วยสามองค์ประกอบมีความแตกต่างในการคำนวณสถานะออกซิเดชันของตัวเอง

สำหรับองค์ประกอบแรกและองค์ประกอบสุดท้าย ลำดับจะคล้ายกับคำจำกัดความในสารประกอบไบนารี และสมการจะถูกวาดขึ้นเพื่อคำนวณองค์ประกอบตรงกลาง ผลรวมของตัวบ่งชี้ทั้งหมดจะต้องเท่ากับศูนย์ โดยขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ ตัวบ่งชี้สำหรับองค์ประกอบตรงกลางของสูตรจะถูกคำนวณ

เรามาพูดคุยกันต่อเกี่ยวกับวิธีทำให้สมการเคมีเท่ากันโดยใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ หลังจากกำหนดสถานะออกซิเดชันแล้ว ก็เป็นไปได้ที่จะระบุไอออนหรือสารที่เปลี่ยนค่าระหว่างปฏิกิริยาทางเคมี

เครื่องหมายบวกและลบจะต้องระบุจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้รับการยอมรับ (บริจาค) ในระหว่างปฏิกิริยาทางเคมี ตัวคูณร่วมน้อยจะพบระหว่างตัวเลขผลลัพธ์

เมื่อแบ่งเป็นอิเล็กตรอนที่ได้รับและบริจาคจะได้ค่าสัมประสิทธิ์ จะสมดุลสมการเคมีได้อย่างไร? ต้องวางตัวเลขที่ได้รับในงบดุลก่อนสูตรที่เกี่ยวข้อง เงื่อนไขที่จำเป็นคือการตรวจสอบปริมาณของแต่ละธาตุทางด้านซ้ายและด้านขวา หากวางสัมประสิทธิ์อย่างถูกต้อง จำนวนของมันควรจะเท่ากัน

กฎการอนุรักษ์มวลของสาร

เมื่อพูดถึงวิธีสมดุลสมการเคมี ต้องใช้กฎข้อนี้ เมื่อพิจารณาว่ามวลของสารเหล่านั้นที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีเท่ากับมวลของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น จึงเป็นไปได้ที่จะตั้งค่าสัมประสิทธิ์หน้าสูตรได้ ตัวอย่างเช่น จะสมดุลสมการทางเคมีได้อย่างไรหากสารอย่างง่ายอย่างแคลเซียมและออกซิเจนมีปฏิกิริยากัน และหลังจากกระบวนการเสร็จสิ้นก็จะได้ออกไซด์

เพื่อรับมือกับงานนี้จำเป็นต้องคำนึงว่าออกซิเจนเป็นโมเลกุลไดอะตอมมิกที่มีพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้วดังนั้นสูตรจึงเขียนในรูปแบบต่อไปนี้ - O2 ทางด้านขวาเมื่อประกอบแคลเซียมออกไซด์ (CaO) จะคำนึงถึงความจุของแต่ละองค์ประกอบด้วย

ก่อนอื่นคุณต้องตรวจสอบปริมาณออกซิเจนในแต่ละด้านของสมการก่อนว่ามีความแตกต่างกันอย่างไร ตามกฎการอนุรักษ์มวลของสารต้องใส่สัมประสิทธิ์ 2 หน้าสูตรผลิตภัณฑ์ จากนั้นตรวจสอบแคลเซียม เพื่อให้เท่ากัน เราใส่ค่าสัมประสิทธิ์ 2 ไว้หน้าสารตั้งต้น ผลลัพธ์ที่ได้คือ:

• 2Ca+O2=2CaO

การวิเคราะห์ปฏิกิริยาโดยใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์

จะสมดุลสมการเคมีได้อย่างไร? ตัวอย่าง OVR จะช่วยตอบ คำถามนี้. สมมติว่าจำเป็นต้องจัดเรียงสัมประสิทธิ์ในโครงการที่เสนอโดยใช้วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์:

• CuO + H2=Cu + H2O

ขั้นแรก เราจะกำหนดสถานะออกซิเดชันให้กับธาตุแต่ละชนิดในสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยา เราได้รับรูปแบบของสมการดังต่อไปนี้:

• ลูกบาศ์ก(+2)O(-2)+H2(0)=ลูกบาศ์ก(0)+H2(+)O(-2)

ตัวชี้วัดมีการเปลี่ยนแปลงสำหรับทองแดงและไฮโดรเจน เป็นไปตามพื้นฐานของพวกเขาที่เราจะจัดทำยอดคงเหลือทางอิเล็กทรอนิกส์:

• Cu(+2)+2е=Cu(0) 1 สารรีดิวซ์, ออกซิเดชัน;
• H2(0)-2e=2H(+) 1 สารออกซิไดซ์, รีดิวซ์

จากค่าสัมประสิทธิ์ที่ได้รับในเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ เราได้รายการต่อไปนี้สำหรับสมการทางเคมีที่เสนอ:

• CuO+H2=Cu+H2O

ลองใช้ตัวอย่างอื่นที่เกี่ยวข้องกับการตั้งค่าสัมประสิทธิ์:

• H2+O2=H2O.

เพื่อให้โครงการนี้สมดุลตามกฎการอนุรักษ์สาร จำเป็นต้องเริ่มต้นด้วยออกซิเจน เมื่อพิจารณาว่าโมเลกุลไดอะตอมมิกเกิดปฏิกิริยา จะต้องใส่ค่าสัมประสิทธิ์ 2 ไว้หน้าสูตรของผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา

• 2H2+O2=2H2O.

บทสรุป

จากความสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ คุณสามารถใส่ค่าสัมประสิทธิ์ในสมการทางเคมีใดๆ ได้ ผู้สำเร็จการศึกษาเกรดเก้าและเกรดสิบเอ็ด สถาบันการศึกษาผู้ที่เลือกสอบวิชาเคมีจะได้รับมอบหมายงานที่คล้ายกันในภารกิจหนึ่งของการทดสอบขั้นสุดท้าย

เครื่องคิดเลขด้านล่างนี้ออกแบบมาเพื่อปรับปฏิกิริยาเคมีให้เท่ากัน

ดังที่ทราบกันดีว่ามีหลายวิธีในการปรับปฏิกิริยาเคมีให้เท่ากัน:

• วิธีการเลือกสัมประสิทธิ์
• วิธีทางคณิตศาสตร์
• วิธีการ์เซีย
• วิธีสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์
• วิธีสมดุลอิเล็กตรอน-ไอออน (วิธีครึ่งปฏิกิริยา)

สองอันสุดท้ายใช้สำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์

เครื่องคิดเลขนี้ใช้ วิธีทางคณิตศาสตร์- ตามกฎแล้ว ในกรณีของสมการทางเคมีที่ซับซ้อน การคำนวณด้วยตนเองต้องใช้แรงงานค่อนข้างมาก แต่จะใช้งานได้ดีหากคอมพิวเตอร์คำนวณทุกอย่างให้คุณ

วิธีการทางคณิตศาสตร์เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์มวล กฎการอนุรักษ์มวลระบุว่าปริมาณสสารของแต่ละธาตุก่อนเกิดปฏิกิริยาจะเท่ากับปริมาณสสารของแต่ละธาตุหลังปฏิกิริยา ดังนั้นด้านซ้ายและด้านขวาของสมการทางเคมีจะต้องมีจำนวนอะตอมของธาตุหนึ่งๆ เท่ากัน ทำให้สามารถปรับสมดุลสมการของปฏิกิริยาใดๆ ได้ (รวมถึงปฏิกิริยารีดอกซ์ด้วย) เมื่อต้องการทำเช่นนี้ คุณต้องเขียนสมการปฏิกิริยาลงไป ปริทัศน์ขึ้นอยู่กับความสมดุลของวัสดุ (ความเท่าเทียมกันของมวลขององค์ประกอบทางเคมีบางอย่างในสารดั้งเดิมและผลลัพธ์) สร้างระบบสมการทางคณิตศาสตร์และแก้มัน

ลองดูวิธีนี้โดยใช้ตัวอย่าง:

ปล่อยให้เกิดปฏิกิริยาเคมี:

ให้เราแสดงค่าสัมประสิทธิ์ที่ไม่รู้จัก:

มาสร้างสมการสำหรับจำนวนอะตอมของแต่ละองค์ประกอบที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีกันดีกว่า:
สำหรับเฟ:
สำหรับ CL:
สำหรับนา:
สำหรับพ:
สำหรับโอ:

มาเขียนในรูปแบบของระบบทั่วไป:

ในกรณีนี้ เรามีสมการห้าสมการสำหรับค่าที่ไม่ทราบสี่ค่า และสมการที่ห้าสามารถหาได้โดยการคูณค่าที่สี่ด้วยสี่ จึงสามารถทิ้งได้อย่างปลอดภัย

ลองเขียนระบบเชิงเส้นนี้ใหม่ สมการพีชคณิตในรูปแบบเมทริกซ์:

ระบบนี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้วิธีเกาส์เซียน จริงๆ แล้ว ไม่ใช่เรื่องโชคดีเสมอไปที่จำนวนสมการจะตรงกับจำนวนที่ไม่ทราบ อย่างไรก็ตาม ข้อดีของวิธีเกาส์ก็คือช่วยให้คุณสามารถแก้ระบบที่มีสมการและค่าที่ไม่ทราบจำนวนเท่าใดก็ได้ เครื่องคิดเลขเขียนขึ้นเพื่อการนี้โดยเฉพาะ การแก้ระบบสมการเชิงเส้นโดยใช้วิธีเกาส์พร้อมการหาคำตอบทั่วไปซึ่งใช้ในการปรับปฏิกิริยาเคมีให้เท่ากัน
นั่นคือเครื่องคิดเลขด้านล่างจะแยกวิเคราะห์สูตรปฏิกิริยา รวบรวม SLAE และส่งไปยังเครื่องคิดเลขโดยใช้ลิงก์ด้านบน SLAU ที่เด็ดขาดวิธีเกาส์ จากนั้นจึงใช้วิธีแก้ปัญหาเพื่อแสดงสมการที่สมดุล

ควรเขียนองค์ประกอบทางเคมีตามที่เขียนไว้ในตารางธาตุเช่นคำนึงถึงตัวอักษรขนาดใหญ่และเล็ก (Na3PO4 - ถูกต้อง, na3po4 - ไม่ถูกต้อง)